李玉棟,李 華,劉鑫慧,代 婭,吳慶峰

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院, 河南 鄭州 450001

我國(guó)是小麥種植大國(guó),麩皮是小麥加工中的重要副產(chǎn)品,年產(chǎn)量達(dá)2 000萬(wàn)t以上[1]。小麥麩皮含有豐富的人體必需氨基酸和“第七大營(yíng)養(yǎng)素”膳食纖維[2],后者占麩皮總質(zhì)量的35%～50%。膳食纖維具有較強(qiáng)的持水和持油能力,可以使腸道保持濕潤(rùn),具有促進(jìn)腸道蠕動(dòng),達(dá)到預(yù)防便秘的效果[3]。膳食纖維通常與黃酮、酚酸、腦苷脂等物質(zhì)結(jié)合,具有抗氧化、抗癌、降血壓等作用[4]。

膳食纖維分為水溶性膳食纖維(SDF) 和水不溶性膳食纖維(IDF) 兩大類(lèi)[5]。可溶性膳食纖維溶于水具有黏性,可增強(qiáng)食品的黏度,發(fā)揮增稠劑的作用[6]。不溶性膳食纖維密度較低,具有一定吸水性、保水性、吸油性等,可顯著影響食品外觀和質(zhì)構(gòu)特性,如擠壓改性麥麩膳食纖維添加量與面條硬度和咀嚼性呈正相關(guān)[7],6%豆渣IDF可增加酥性餅干持水力和硬度[8]。甘蔗IDF對(duì)肌原纖維蛋白凝膠特性具有積極影響,可以使肉糜形成均勻致密的凝膠[9]。竹筍IDF可以提高流體的穩(wěn)定性和黏彈性[10]。目前很多國(guó)家和地區(qū)的居民膳食纖維攝入不足,我國(guó)僅有約20%的人群達(dá)到推薦攝入量[11]。現(xiàn)在人們?cè)絹?lái)越注重飲食健康,隨著全麥?zhǔn)称返难芯颗c開(kāi)發(fā),小麥麩皮越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注[12]。

面條是我國(guó)的重要主食之一,擁有龐大的食用人群[13]。面條制作原料多為精制面粉,麩皮等富含膳食纖維的組分已被除去,不符合全營(yíng)養(yǎng)食品的發(fā)展趨勢(shì)。研究表明,膳食纖維與面團(tuán)結(jié)合后會(huì)影響其流變學(xué)特性[14],但不同類(lèi)型的膳食纖維因含量和特性不同,往往對(duì)面團(tuán)產(chǎn)生不同影響。IDF作為麥麩膳食纖維的主要成分,目前主要集中在改性和功能性質(zhì)方面的研究。本研究采用酶法處理麥麩膳食纖維去除蛋白質(zhì)和淀粉,并以純度較高IDF添加于面粉,通過(guò)測(cè)定面團(tuán)的粉質(zhì)拉伸性能、面粉的糊化特性以及面條的蒸煮和質(zhì)構(gòu)特性,研究IDF對(duì)面團(tuán)品質(zhì)及面條品質(zhì)的影響,為富含膳食纖維食品的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

麥麩:河南天香面業(yè)有限公司;耐高溫α-淀粉酶(40 kU/g)、木瓜蛋白酶(800 kU/g):北京索萊寶科技有限公司;面粉(特一粉):河南金苑糧油有限公司;氫氧化鈉、鹽酸為分析純。

本試驗(yàn)所用麩皮和提取后IDF的基本成分如表1所示。

表1 麥麩和IDF的基本化學(xué)成分Table 1 Basic ingredients of wheat bran and IDF %

1.2 儀器與設(shè)備

粉質(zhì)儀、拉伸儀:德國(guó)Brabender公司;TA-XT2i型質(zhì)構(gòu)儀:英國(guó) Stable Micro Systems公司;WSC-S型測(cè)色色差計(jì):上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司;JMTD 168/140型試驗(yàn)面條機(jī):北京東孚久恒儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 IDF的制備

麥麩過(guò)篩,用清水浸泡30 min, 水洗去除麥麩中的蛋白質(zhì)和淀粉,洗至上清液澄清,干燥后過(guò)篩備用。取50 g干燥后的麩皮加入500 mL蒸餾水混合均勻,在95 ℃、pH 6.5條件下加入1.2%耐高溫α-淀粉酶酶解40 min,冷卻至60 ℃后加入0.12%木瓜蛋白酶酶解40 min,100 ℃滅酶10 min。冷卻至室溫調(diào)節(jié)pH為中性,離心取沉淀烘干得IDF。

1.3.2 粉質(zhì)拉伸特性和糊化特性的測(cè)定

按比例分別將IDF和特一粉混合,IDF占比分別為3%、6%、9%、12%、15%,加空白對(duì)照(面粉),共6組試樣。粉質(zhì)拉伸特性參照GB/T 14614—2019和GB/T 14615—2019進(jìn)行測(cè)定;參考李華等[15]使用的方法,采用快速黏度儀(RVA)測(cè)定其糊化特性。

1.3.3 面團(tuán)中水分遷移的測(cè)定

參考錢(qián)鑫等[16]使用的方法并稍加修改。取1 g面團(tuán)樣品采用聚四氟乙烯包裹放入核磁管中,使用低場(chǎng)核磁進(jìn)行測(cè)定。參數(shù)設(shè)置:采樣點(diǎn)數(shù)(TD)=90 024,間隔時(shí)間(TW)=1 000 ms,回波數(shù)(NECH)=1 500,重復(fù)掃描次數(shù)(NS)=2。

1.3.4 IDF面條的制備

按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0%、3%、6%、9%、12%、15%將IDF加入面粉中(面粉和IDF的總質(zhì)量為100 g),1 g食鹽溶于適量蒸餾水后加入面粉中,用和面機(jī)慢速和面5 min、快速和面2 min,所得面絮在室溫熟化25 min,揉搓成表面較為光滑、無(wú)顆粒的面團(tuán),放入試驗(yàn)面條機(jī)壓延得到厚2 mm、寬1 mm的面條,備用。

1.3.5 面條蒸煮品質(zhì)的測(cè)定

1.3.5.1 最佳蒸煮時(shí)間

參照吳迪等[17]使用的評(píng)定方法,取1.3.4中面條進(jìn)行測(cè)定,面湯備用。

1.3.5.2 吸水率

將煮好的面條放在濾紙上瀝水5 min,再次稱(chēng)重并保留面湯。

式中:m1為生面條質(zhì)量,g,m2為熟面條質(zhì)量,g。

1.3.5.3 蒸煮損失率的測(cè)定

將1.3.5.1中煮面條的面湯,定容至500 mL并混合均勻。取200 mL于燒杯中,煮至大部分水蒸發(fā),將燒杯放置于105 ℃烘箱中烘至恒重并稱(chēng)重。

式中:m3為面湯內(nèi)干物質(zhì)的質(zhì)量,g;m1為生面條的質(zhì)量,g。

1.3.6 面片色澤的測(cè)定

切條前測(cè)定面片的色度,記錄L*(亮度)、a*(紅綠值)、b*(黃藍(lán)值)的變化。

1.3.7 面條質(zhì)構(gòu)和拉伸特性的測(cè)定

取1.3.4制備的面條,煮制后冷水冷卻1 min立即測(cè)定質(zhì)構(gòu)、拉伸特性,質(zhì)構(gòu)、拉伸參數(shù)參照蕭思玉等[18]的使用方法進(jìn)行設(shè)置。

1.3.8 面條的感官評(píng)價(jià)

面條品評(píng)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)依照GB/T 35875—2018《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面條加工品質(zhì)評(píng)價(jià)》。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析,用Origin 2021繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 IDF對(duì)面粉粉質(zhì)特性的影響

表2顯示,面團(tuán)吸水率、形成時(shí)間隨IDF添加量的增加而增加。IDF結(jié)構(gòu)中含有大量持水力很強(qiáng)的羥基[19],部分水分子與IDF結(jié)合,面筋蛋白吸水減少,延長(zhǎng)了面團(tuán)的形成時(shí)間。但在郭艷艷等[20]的研究中,面團(tuán)形成時(shí)間隨麥麩添加量增加(0～20%)僅增加28%(3.45～4.45 min),而本研究中IDF添加量(0～15%)對(duì)應(yīng)的面團(tuán)形成時(shí)間為3.51～6.03 min,增加了72%,由此可見(jiàn),麥麩和IDF都會(huì)顯著增加面團(tuán)的形成時(shí)間(P<0.05),但相比SDF含量高的麥麩,純度較高的IDF持水力更高,導(dǎo)致面團(tuán)形成時(shí)間增加幅度更大。IDF降低了面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間,IDF添加量從0至15%時(shí),穩(wěn)定時(shí)間下降幅度為59.5%(5.51～2.23 min)。而當(dāng)麩皮添加量從0至15%時(shí),穩(wěn)定時(shí)間約下降27%(5.3～3.83 min),說(shuō)明IDF相較麩皮對(duì)蛋白的水合作用阻礙能力更強(qiáng),在一定程度上切斷了面筋組織,更不利于面團(tuán)穩(wěn)定[21]。此外,本研究中IDF添加量從0至15%,面團(tuán)弱化度增加了172%,而王崇崇等[22]報(bào)道麩皮添加量從0至15%時(shí),弱化度增加了117%,說(shuō)明面粉中IDF含量越高,面團(tuán)弱化度增加越明顯,面團(tuán)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞越嚴(yán)重,穩(wěn)定性下降。面團(tuán)整體品質(zhì)劣化,粉質(zhì)指數(shù)的下降也印證了此結(jié)果。

表2 IDF對(duì)面粉粉質(zhì)特性的影響Table 2 Effect of IDF on flour farinographic properties

2.2 IDF對(duì)面粉拉伸特性的影響

拉伸特性主要是測(cè)定面團(tuán)試樣在載荷情況下的延伸性和韌性。由圖1(a)、1(c)可知,面團(tuán)的延伸性和拉伸面積隨著IDF添加量的增加而逐漸降低,這與溫紀(jì)平等[23]的研究結(jié)果一致。面團(tuán)的黏性隨著IDF添加量的增加逐漸降低,面團(tuán)的黏性主要是由面筋中的麥醇溶蛋白所賦予[24],IDF顆粒吸水,影響了醇溶蛋白分子內(nèi)相互作用,進(jìn)而影響了面團(tuán)的延伸性。而IDF添加量小于6%時(shí)對(duì)面筋蛋白特性影響不大,且其中少量可溶性多糖對(duì)面團(tuán)的延伸性有促進(jìn)作用。同理,由圖1(b)、1(d)可知,面團(tuán)的拉伸阻力隨IDF添加量的增大先增加后降低,少量IDF對(duì)面團(tuán)結(jié)構(gòu)有強(qiáng)化作用,增加了拉伸阻力,而過(guò)量的IDF顆粒對(duì)蛋白稀釋作用明顯,面團(tuán)結(jié)構(gòu)變得較為松散,不能形成完整的三維網(wǎng)狀體從而導(dǎo)致面團(tuán)拉伸阻力降低,拉伸比例增加,這與Liu等[25]的研究結(jié)果一致。

圖1 IDF對(duì)面團(tuán)拉伸特性的影響Fig.1 Effect of IDF on the stretching properties of dough

從醒發(fā)時(shí)間來(lái)看,IDF面團(tuán)延展性隨時(shí)間逐漸下降,面團(tuán)黏性逐漸下降。其他指標(biāo)隨時(shí)間逐漸增加。綜合評(píng)價(jià),添加少量IDF、延長(zhǎng)醒發(fā)時(shí)間均可以強(qiáng)化面團(tuán)的面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),但過(guò)量添加使面筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,整體拉伸性能下降。

2.3 IDF對(duì)面粉糊化特性的影響

由表3可知,IDF對(duì)面粉糊化特性具有顯著影響(P<0.05),糊化黏度、回生值、衰減值與IDF添加量成反比。IDF分子具備較強(qiáng)持水力,與淀粉分子競(jìng)爭(zhēng)水分子,會(huì)阻礙淀粉分子形成淀粉凝膠。IDF降低了面粉中總淀粉含量和糊化淀粉量。另外,IDF中纖維素會(huì)阻礙淀粉-淀粉、淀粉-蛋白質(zhì)的結(jié)合,黏性物質(zhì)減少,亦會(huì)降低糊化黏度[26]?；厣荡淼矸酆亩唐诶匣?與直鏈淀粉重結(jié)晶程度密切相關(guān)[27],在和面過(guò)程中,IDF、淀粉和蛋白質(zhì)分子相互纏繞在一起,高分子體系的形成阻礙了糊化后淀粉分子的重新排列。衰減值反映了淀粉顆粒結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性[28],IDF提高了混合粉體系的熱穩(wěn)定性。

表3 IDF對(duì)面粉糊化特性的影響Table 3 Effect of IDF on flour gelatinization characteristics

2.4 IDF對(duì)面團(tuán)水分遷移的影響

低場(chǎng)核磁可用來(lái)檢測(cè)食品中的水分含量,水分子的結(jié)合狀態(tài)等。弛豫時(shí)間反映了水分子的結(jié)合強(qiáng)度。其中T21為與蛋白、淀粉等結(jié)合的深層結(jié)合水、T22為弱結(jié)合水、T23為面團(tuán)中的自由水,A21、A22、A23為T(mén)21、T22、T23對(duì)應(yīng)峰占總峰面積的百分比,表示不同狀態(tài)水分的相對(duì)含量。由表4可知,面團(tuán)中的水分主要以弱結(jié)合水的形式存在,加入IDF后,T21先減小后增加,添加量大于12%時(shí),IDF面團(tuán)T21大于空白組,說(shuō)明IDF添加量過(guò)大時(shí),IDF分子吸水會(huì)阻礙蛋白質(zhì)分子的水合作用,使面團(tuán)中深層結(jié)合水流動(dòng)性增強(qiáng);此外,IDF與蛋白質(zhì)分子和淀粉顆粒競(jìng)爭(zhēng)水分子,造成深層結(jié)合水含量下降,A21逐漸下降;與空白組相比,IDF面團(tuán)的T22逐漸下降,A22則明顯上升,添加量為15%時(shí),A22相比空白組增加了9.81%;T23與A23變化趨勢(shì)則與之相反,A23與空白組相比降低了44.6%,說(shuō)明加入IDF后會(huì)促進(jìn)深層結(jié)合水和自由水向弱結(jié)合水轉(zhuǎn)化[29],從而使A22上升。因此,面團(tuán)中加入IDF后,IDF分子會(huì)與蛋白和淀粉競(jìng)爭(zhēng)水分子且部分IDF顆粒還會(huì)填充到面筋蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,阻礙面筋蛋白三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成。綜合評(píng)價(jià),IDF會(huì)引起面團(tuán)中水分重新分布和面團(tuán)總體吸水率的上升,且吸水率與添加量呈正相關(guān),與粉質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果一致。

表4 IDF對(duì)面團(tuán)水分遷移的影響Table 4 Influence of IDF on water migration of dough

2.5 IDF對(duì)面條蒸煮品質(zhì)的影響

吸水率和最佳蒸煮時(shí)間是評(píng)價(jià)面條蒸煮品質(zhì)的重要指標(biāo),圖2顯示,隨著IDF添加量(0～15%)逐漸增加,最佳蒸煮時(shí)間(3.8～2.7 min)逐漸降低,IDF在面條中以不溶性固體形式存在,與淀粉共同分散在面筋蛋白形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,較原來(lái)結(jié)構(gòu)更加松散,同時(shí)有利于水分進(jìn)入面條內(nèi)部,傳熱進(jìn)程縮短,使面條更易煮熟[30]。較短的蒸煮時(shí)間使得淀粉不再發(fā)生過(guò)度糊化,從而降低了糊化過(guò)程的吸水量,IDF和淀粉在煮制過(guò)程中會(huì)溶出形成面湯,也會(huì)降低面條吸水率。圖2顯示,面條的蒸煮損失率整體呈上升趨勢(shì),當(dāng)IDF添加量小于6%時(shí),蒸煮損失率減少不明顯(P>0.05),IDF分子因表面含有大量羥基基團(tuán),與蛋白質(zhì)、淀粉表面的羥基、氨基等極性基團(tuán)形成氫鍵,在蒸煮過(guò)程中,3種物質(zhì)之間形成相對(duì)緊密的結(jié)構(gòu),面條整體結(jié)構(gòu)不易松散,蒸煮過(guò)程中蛋白變性和淀粉糊化形成穩(wěn)定體系。但是IDF添加量大于6%時(shí),蒸煮損失顯著增加(P<0.05),大量的IDF固態(tài)粒子填充于面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,使面條結(jié)構(gòu)疏松,蒸煮時(shí)IDF顆粒和淀粉均易從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中脫落;另外,IDF與面筋蛋白和淀粉競(jìng)爭(zhēng)水分,破壞了部分面筋蛋白的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),造成包裹在其中的部分淀粉浸出到水中,最終造成面條蒸煮損失率上升[31]。

圖2 IDF對(duì)面條吸水率和蒸煮損失率的影響Fig.2 Effect of IDF on water absorption and cooking loss of noodles

2.6 IDF對(duì)面片色度的影響

顏色是評(píng)價(jià)面條的重要指標(biāo)。L*代表面片的亮度。a*是正值,則代表面片顏色偏紅;a*是負(fù)值,則代表面片顏色偏綠。b*是正值,則代表面片顏色偏黃;b*是負(fù)值,則代表面片顏色偏藍(lán)。由表5可知,IDF添加量從0增加至15%,面片的L*從64.23下降到53.78,a*從-3.20上升到2.25,b*從16.04上升到25.78。IDF呈淺黃色,且IDF中含有豐富的酚酸類(lèi)物質(zhì),尤其是阿魏酸,IDF中的阿魏酸主要以束縛型存在,粉碎以及高溫有助于阿魏酸釋放[32],其中含有大量羥基易發(fā)生酶促褐變,面粉中的多酚氧化酶具有良好的熱穩(wěn)定性易造成面制品褐變[33],這些因素共同作用,使面片顏色逐漸加深。

表5 IDF對(duì)面片色度的影響Table 5 Effect of IDF on the chromaticity of dough slices

2.7 IDF對(duì)面條質(zhì)構(gòu)和拉伸特性的影響

質(zhì)構(gòu)儀的TPA模式是模擬人類(lèi)咀嚼食物的過(guò)程,通過(guò)測(cè)定食品的硬度、彈性、咀嚼性等指標(biāo)科學(xué)地評(píng)價(jià)產(chǎn)品品質(zhì)。由表6可知,IDF添加量小于6%時(shí),面條的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)、拉斷力和拉伸距離顯著增加(P<0.05),IDF顆粒粒徑較小,少量IDF與面筋蛋白相互作用、親水基團(tuán)與淀粉的交聯(lián)作用穩(wěn)固了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),填充到面筋蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的IDF吸水膨脹,面條變得堅(jiān)實(shí)且硬度增加[34]。但是IDF添加量大于6%時(shí),較多IDF的親水基團(tuán)與面筋蛋白競(jìng)爭(zhēng)水分,阻礙了面筋蛋白三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成,使面條結(jié)構(gòu)變得松散,硬度和彈性降低。最終導(dǎo)致面條中的部分淀粉顆粒溶出到水中,面條表面出現(xiàn)空隙,拉斷力和拉斷距離降低,面條更易斷裂[35]。

表6 IDF對(duì)面條質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 6 Effect of IDF on texture characteristics of noodles

2.8 IDF對(duì)面條感官評(píng)價(jià)的影響

表7顯示,在添加量為0～6%時(shí),由于膳食纖維中含有大量色素,添加后面條顏色加深,而韌性、黏性評(píng)分略有提高,總體感官評(píng)價(jià)得分接近空白組,總分為86分,與面條的TPA、拉伸指標(biāo)變化趨勢(shì)相同。當(dāng)添加量大于6%時(shí),IDF使面條顏色不斷加深,并對(duì)面條的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞,面條表面開(kāi)始塌陷不平整,面條品質(zhì)逐漸劣變。綜合面條的感官評(píng)價(jià)和品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)(蒸煮、質(zhì)構(gòu)、拉伸)結(jié)果,IDF添加量為6%時(shí),生鮮面條的品質(zhì)和可接受度最高。

表7 IDF對(duì)面條感官評(píng)價(jià)的影響Table 7 Effect of IDF on sensory evaluation of noodles

3 結(jié)論

本研究將麥麩不溶性膳食纖維加入面粉中,探究了其對(duì)面團(tuán)以及生鮮面條品質(zhì)的影響。粉質(zhì)拉伸試驗(yàn)表明,IDF添加量與面團(tuán)的吸水率、形成時(shí)間和弱化度呈正相關(guān),與穩(wěn)定時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。低場(chǎng)核磁結(jié)果顯示,加入IDF會(huì)影響面團(tuán)中水分的分布狀態(tài),促進(jìn)深層結(jié)合水和自由水向弱結(jié)合水轉(zhuǎn)化。RVA結(jié)果顯示,IDF會(huì)提高淀粉的熱穩(wěn)定性,降低糊化黏度和回生值,抑制淀粉老化。IDF添加量對(duì)面條品質(zhì)具有顯著影響,當(dāng)添加量為6%時(shí),面條顏色有所加深,而質(zhì)構(gòu)特性、拉伸特性、色度、感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明,其硬度、彈性、咀嚼性有所提高,整體感官得分較高。該結(jié)果可為膳食纖維應(yīng)用于面條制品提供技術(shù)參考和理論依據(jù)。